DE19749767A1

DE19749767A1 - Automatisiertes Schaltgetriebe mit Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE19749767A1
Application number: DE1997149767
Authority: DE
Inventors: Friedrich J Ehrlinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-12

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Schaltgetriebe für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es sind eine Vielzahl von automatisierten Schaltgetrieben bekannt. So zeigt die DE 36 26 100 ein automatisiertes Getriebe mit einer Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten, das mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und/oder einer Trennkupplung ausgestattet ist. Diese Anordnung weist ent weder nur einen hydrodynamischen Wandler auf, oder aber zwischen Wandler und Getriebe ist eine Trennkupplung vorge sehen. Das Getriebe weist eine Vielzahl von Gangstufen auf, was eine hohe Zahl an Zahnradpaaren und zugehörigen Syn chronisiereinrichtungen erforderlich macht.

Weiterhin ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Wandler aus der EP 0 512 705 A2 bekannt geworden. Dieses Getriebe mit Klauenschaltkupplungen weist neben einer Überbrückungskupplung für den Wandler eine Trennkupplung zwischen Wandler und Eingangswelle auf. Eine Synchronisiereinrichtung ermöglicht ein Abbremsen oder Be schleunigen der Vorgelegewelle zum Erreichen einer Syn chrondrehzahl bei Schaltungen. Dieses Getriebe benötigt eine spezielle Anordnung und extra Steuerung und Betätigung für die Trennkupplung zwischen Wandler und Eingangswelle.

Bei Getrieben für Anwendung in Fahrzeugen für den öffentli chen Personenverkehr werden häufig Getriebe mit hydrodyna mischem Wandler eingesetzt. Diese automatischen Getriebe weisen eine Vielzahl von Planetenradsätzen auf, mit denen verschiedene Getriebeübersetzungen erreicht werden können.

Getriebe in Planetenbauweise weisen gegenüber Getrieben in Vorgelegewellenbauweise den Nachteil auf, daß bei ihnen ein höherer Kraftstoffverbrauch einkalkuliert werden muß. In Fahrzeugen des öffentlichen Nahverkehrs kommt es oft zu Anhalt- und Anfahrvorgängen. Dabei sind im unteren Ge schwindigkeitsbereich Schaltungen des Getriebes mit Zug kraftunterbrechung erforderlich, die als Störung empfunden werden und den Komfort des Fahrzeugs negativ beeinflussen. Insbesondere trifft dies für stehende Fahrgäste zu, die während der Schaltvorgänge nur erschwert das Gleichgewicht halten können. In mittleren und höheren Geschwindigkeitsbe reichen tritt diese Komforteinbuße nicht mehr so gravierend ein und wird im allgemeinen Stadtverkehr auch seltener er reicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Fahrzeugen mit automatisierten Getrieben und hydrodynamischem Wandler eine Verbesserung des Komforts bei niedrigen Fahrgeschwindigkei ten zu erzielen.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge genstand von Unteransprüchen.

Bei einem automatisierten Getriebe für ein Fahrzeug mit hydrodynamischem Wandler wird das von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs erzeugte Eingangsdrehmoment ohne Zwischen schaltung einer Trennkupplung auf die Eingangswelle des Getriebes geleitet. Das Turbinenrad des Wandlers ist dabei mit der Eingangswelle des Getriebes fest verbunden. Bei geöffneter Überbrückungskupplung steht dann an der Getrie beeingangswelle ein gegenüber dem Antriebsmotor erhöhtes Drehmoment zur Verfügung, das gegenüber einem Fahrzeug mit Trennkupplung eine veränderte Getriebeübersetzung für den Anfahrgang erlaubt. Die Übersetzung für den Anfahrgang kann so gewählt werden, daß sie der Übersetzung einer üblicher weise erst der Anfahrgangstufe folgenden Gangstufe ent spricht. Damit kann ein Schaltvorgang eingespart werden, wenn durch das erhöhte Drehmoment mit der gleichen Gangstu fe angefahren werden kann, mit der auch die Endgeschwindig keit erreicht wird, die üblicherweise erst bei ausgenutzter folgender Gangstufe anliegen würde und mit der ein ruck freier Anschluß der folgenden Gangstufe erreicht wird. Dies bedeutet auch die Möglichkeit der Einsparung der Anfahrgan gübersetzung, die üblicherweise unterhalb der Anfahrgan gübersetzung nach der Erfindung liegt.

In einer vorteilhaften Ausführung wird während der Hoch schaltung des Getriebes im Zugbetrieb die Überbrückungs kupplung des Drehmomentwandlers geöffnet, während der An triebsmotor ohne Gasrücknahme bei unveränderter Drehmomen tabgabe weiterläuft.

In einer vorteilhaften Ausführung wird die Schaltung unter Last nach Neutral dahingehend unterstützt, daß eine Entla stung des Antriebsstranges durch einen Gasstoß an der An triebsmaschine und/oder durch ein gezieltes Betätigen einer Wellenbremse erfolgt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Entlastung des Antriebsstranges auch in Verbindung mit einer Anti- Schlupf-Regelung (ASR) des Fahrzeugs durch ein gezieltes Anlegen der Radbremsen und einen Gasstoß des Antriebsmotors erfolgen.

Bei einer vorteilhaften Anordnung wird die zum Betrieb des hydrodynamischen Wandlers notwendige Füllpumpe nicht durch das primärseitige Pumpenrad des Wandlers angetrieben, son dern durch die sekundärseitige Turbinenwelle.

Die Schaltvorgänge nach der erfindungsgemäßen Anordnung von einer anliegenden Gangstufe in eine andere Gangstufe laufen folgendermaßen ab:

Zum Einlegen der Anfahrgangstufe wird zunächst die Wellen bremse angelegt. Mit Erreichen des Schaltfensters für die Anfahrgangstufe an der Schaltklaue kann der Anfahrgang noch vor Stillstand der Vorgelegewelle geschaltet werden. Mit dem Öffnen der Wellenbremse fährt das Fahrzeug an.

Eine Last-Hochschaltung im Zugbetrieb von einer Gangstufe in die folgende Gangstufe geschieht zunächst durch Gasrück nahme des Antriebsmotors, wodurch eine Entlastung des An triebsstranges herbeigeführt wird. Dann wird die alte Gang stufe ausgeschaltet. Nach Anlegen der Wellenbremse wird die Vorgelegewelle abgebremst, bis das Schaltfenster der neuen Gangstufe erreicht wird. Anschließend wir die neue Gangstu fe geschaltet. Die Wellenbremse kann darauf wieder geöffnet werden und ein Gasgeben der Antriebsmaschine führt zur Wei terfahrt des Fahrzeugs.

Eine Last-Rückschaltung im Zugbetrieb erfolgt zunächst durch Entlastung des Antriebsstranges in Form der Gasrück nahme der Antriebsmaschine. Nach erfolgter Entlastung kann die eingelegte Gangstufe ausgeschaltet werden. Durch Gasge ben wird die Antriebsmaschine bis zum Erreichen des Schalt fenstern für die nächst niedrigere Gangstufe beschleunigt und die niedrigere Gangstufe dann eingelegt.

Alle Schaltungen im Schubbetrieb laufen umgekehrt analog zu den Schaltungen im Zugbetrieb ab.

Bei einer Schaltung aus einem Lastzustand bei Abtriebsdreh zahl 0, d. h. aus dem festgebremsten Zustand nach Neutral, wird eine Entlastung des Antriebsstranges durch einen Gasstoß bei der Antriebsmaschine und/oder durch eine Betä tigung der Wellenbremse erreicht. Anschließend wird die Gangstufe ausgeschaltet. Bei Fahrzeugen, die eine ASR- Funktion aufweisen, kann eine Entlastung der Getriebeschal tung auch durch ein Anlegen der Radbremsen in Verbindung mit einem Gasstoß bei der Antriebsmaschine erzielt werden.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Getriebe nach der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein Getriebe 2 eines hier nicht näher dar gestellten Fahrzeugs. Das Getriebe 2 ist über eine Welle 4 mit der Antriebsmaschine 6 des Fahrzeugs verbunden. Die Welle 2 ist mit dem Pumpenrad 10 des hydrodynamischen Wand lers 8 verbunden. Das Leitrad 12 des Wandlers 8 ist an dem Gehäuse 14 des Getriebes 2 festgelegt. Das Turbinenrad 16 des Wandlers 8 ist mit der Eingangswelle 18 des Getriebes 2 und mit der Sekundärseite der Überbrückungskupplung 20 ver bunden. Die Primärseite der Überbrückungskupplung 20 ist mit der Welle 2 und dem Pumpenrad 10 verbunden. Die Über brückungskupplung 20 weist Schwingungsdämpfungselemente auf, beispielsweise in Form von Federn 22.

Ein Zahnrad 24 auf der Eingangswelle 18 greift in ein Zahn rad 26 auf der Vorgelegewelle 28 ein. Weitere Zahnräder 30, 32, 34, 36 und 38 auf der Vorgelegewelle 28 greifen in Zahnräder 40, 42, 44, 46, 48 und 50 ein, die auf der Hauptwelle 54 angeordnet sind. Die Hauptwelle 54 stellt die Abtriebswelle dar. Ein Zwischenzahnrad 52 dient der Dreh richtungsumkehr von Zahnrad 50 bei der Rückwärtsgangüber setzung. Auf der Hauptwelle 54 sind Klauenschaltkupplungen 56, 58, 60 und 62 vorgesehen, über die die jeweils den Schaltkupplungen benachbarten Zahnräder in eine drehfeste Verbindung mit der Hauptwelle bringbar sind. Über einen Flansch 64 wird die Hauptwelle 54 mit weiteren, hier nicht gezeigten Elementen des Antriebsstranges verbunden.

An der Vorgelegewelle 28 ist eine Wellenbremse 66 vorgese hen, mit der die Vorgelegewelle abbremsbar ist. Am Ende der Vorgelegewelle 28 befindet sich ein Flansch 68, an den hier nicht gezeigt Nebenabtriebsaggregate angeschlossen werden können.

Für die Automatisierung des Getriebes sind am oder im Ge triebegehäuse 14 Elektronik-Bauteile und Schaltventile bei spielsweise in entsprechenden Gehäusen 70, 72 angeordnet.

Üblicherweise wird die Hydraulikpumpe vom Pumpenrad 10 des Wandlers 8 angetrieben. In der hier gezeigten Ausführungs form der Erfindung wird eine Füllpumpe 74 zum Betreiben des hydrodynamischen Wandlers 8 von der Eingangswelle 18 ange trieben, die mit dem Turbinenrad 16 verbunden ist. Die Füllpumpe kann beispielsweise in Form einer Radialkolben pumpe vorgesehen sein, die im Gehäuse 14 des Getriebes an geordnet ist und von einem exzentrischen Nocken 76 an der Eingangswelle 18 angetrieben wird. Hierdurch kann bei sich teilweise entleerendem Wandler das Aufnahmedrehmoment redu ziert werden.

Die aus den Zahnrädern 38 und 48 gebildete Übersetzung der Anfahrgangstufe ist so gewählt, daß sie der Übersetzung entspricht, die üblicherweise erst von den Zahnrädern 36 und 46 gebildet wird. Durch die Drehmomentüberhöhung durch den Wandler 8 liegt ausreichend Drehmoment am Abtriebs flansch 64 an, um das Fahrzeug anzufahren. Zwischen Wandler 8 und Eingangswelle 18 des Getriebes 2 ist keine Trennkupp lung vorgesehen.

Durch den Wegfall einer Übersetzung, den Verzicht auf eine Trennkupplung mit Ausrückung und Betätigung und den Ver zicht auf Synchronisiereinrichtungen lassen sich durch die erfindungsgemäße Anordnung die Mehrkosten für den hydrody namischen Wandler weitgehend kompensieren. Gleichzeitig sinkt durch die fehlenden Bauteile auch das Gewicht der Getriebeanordnung.

Außer der hier gezeigten Anordnung mit einer Vorgelegewelle 28 ist die erfindungsgemäße Anordnung auch für Getriebe mit mehreren Vorgelegewellen anwendbar, insbesondere auch bei Getrieben mit Leistungsverzweigung auf mehrere Vorgelege wellen.

Bezugszeichenliste

2

Getriebe

4

Welle

6

Antriebsmaschine

8

Wandler

10

Pumpenrad

12

Leitrad

14

Getriebegehäuse

16

Turbinenrad

18

Eingangswelle

20

Überbrückungskupplung

22

Feder

24

,

26

,

30

,

32

,

34

,

36

,

38

Zahnrad

40

,

42

,

44

,

46

,

48

,

50

Zahnrad

28

Vorgelegewelle

52

Zwischenzahnrad

54

Hauptwelle

56

,

58

,

60

,

62

Klauenschaltkupplung

64

,

68

Flansch

66

Wellenbremse

70

,

72

Gehäuse

74

Füllpumpe

76

Nocken

Claims

1. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) für Fahrzeuge in Vorgelegebauweise mit einem hydrodynamischen Wandler (8) mit Pumpenrad (10), Leitrad (12), Turbinenrad (16) und Überbrückungskupplung (20) zur Übertragung eines Drehmo ments einer Antriebsmaschine (6) des Fahrzeugs auf eine Eingangswelle (18) des Getriebes (2), mit mehreren auf we nigstens einer Vorgelegewelle (28) angeordneten Zahnrädern (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38), die mit der Vorgelegewelle (28) drehfest verbunden oder verbindbar sind, und von denen wenigstens ein Zahnrad (26) in ein Zahnrad (24) auf der Eingangswelle (18) zur Drehmomentübertragung eingreift, und mit mehreren auf einer Haupt- oder Abtriebswelle (54) des Getriebes (2) angeordneten Zahnrädern (40, 42, 44, 46, 48, 50), die mit der Haupt- oder Abtriebswelle (54) drehfest verbindbar oder verbunden sind und die in die Zahnräder (28, 30, 32, 34, 36, 38) auf der Vorgelegewelle (28) ein greifen, wobei alle lösbaren Schaltverbindungen von Wellen (28, 54) und Zahnrädern zur Einschaltung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse Schaltkupplungen (56, 58, 60, 62) mit Schaltklauen sind und wenigstens eine Welle (28) mit einer Bremse (66) abbremsbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (16) des Wandlers (8) mit der Eingangs welle (18) des Getriebes (2) fest verbunden ist.

2. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) mit hydrodynami schem Wandler (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeübersetzung der Anfahrgangstufe (38, 48) so ausgelegt ist, daß sie zum Anfahren des Fahrzeugs nur in Verbindung mit einer Drehmomenterhöhung des Wandlers (8) geeignet ist und mit der Anfahrgangübersetzung eine Ge schwindigkeit erreichbar ist, die einen ruckfreien Anschluß der folgenden Gangstufe (36, 46) gewährleistet.

3. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) mit hydrodynami schem Wandler (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Hochschaltung des Getriebes (2) im Zugbetrieb die Überbrückungskupplung (20) des Drehmo mentwandlers (8) geöffnet wird, während die Antriebsmaschi ne (6) ohne Gasrücknahme weiterbetreibbar ist.

4. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) mit hydrodynami schem Wandler (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlastung des Antriebsstranges zur Schaltung des Getriebes (2) unter Last nach Neutral durch einen negativen Gasstoß an der Antriebsmaschine (6) und/oder ein Betätigen der Wellenbremse (66) erfolgt.

5. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) mit hydrodynami schem Wandler (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlastung des Antriebsstranges in Verbindung mit einer Anti-Schlupf-Regelung (ASR) des Fahr zeugs durch ein gezieltes Anlegen der Radbremsen und einen Gasstoß des Antriebsmotors (6) erfolgt.

6. Automatisiertes Schaltgetriebe (2) mit hydrodynami schem Wandler (8) nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb des hydrodynami schen Wandlers (8) notwendige Füllpumpe (74) durch die se kundärseitige Turbinenwelle antreibbar ist.